用于负极的预钠化的方法、预钠化负极和包括该预钠化负极的锂二次电池技术

披露了一种用于负极的预钠化的方法，包括以下步骤：将负极插置在钠(Na)离子供应金属片和隔板之间以制备简易电池；将所述简易电池浸入用于预钠化的电解质中；和对浸入所述用于预钠化的电解质中的所述简易电池进行电化学充电，以对所述负极进行预钠化(pre

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于负极的预钠化的方法、预钠化负极和包括该预钠化负极的锂二次电池


[0001]本公开内容涉及一种用于负极的预钠化的方法、预钠化负极和包括该预钠化负极的锂二次电池。具体地，本公开内容涉及一种用于提高锂二次电池的初始效率的用于负极的预钠化的方法、预钠化负极和包括该预钠化负极的锂二次电池。
[0002]本申请要求于2019年9月6日在韩国提交的韩国专利申请第10
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2019
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0110928号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。

技术介绍

[0003]近来，储能技术受到越来越多的关注。随着储能技术的应用扩展到手机、摄像机和笔记本电脑的能源、甚至电动汽车的能源，电化学装置的研究和开发工作已经越来越多地付诸实施。在这种情况下，电化学装置最受关注。在这些电化学装置中，可充电二次电池的开发已成为焦点。最近，人们积极地研究设计一种新型电极和电池，以提高开发此类电池的容量密度和比能量。
[0004]在市售的二次电池中，于20世纪90年代早期开发的锂二次电池备受关注，因为与使用液体电解质的诸如镍氢、镍镉和硫酸铅电池之类的传统电池相比，锂二次电池具有更高的工作电压、显著更高的能量密度、更长的循环寿命和更低的自放电率。
[0005]由于传统的锂二次电池使用诸如LiCoO2或LiMn2O4的锂嵌入化合物作为正极，因此通过使用未嵌入锂的碳电极作为负极来制造此类电池。在碳电极的情况下，在初始充电时在其表面上形成钝化涂膜，并且该涂膜阻止有机溶剂插入碳晶格层之间的间隙并抑制有机溶剂的分解。以这种方式，可以提高碳结构的稳定性和碳电极的可逆性，以允许将碳电极用作锂二次电池的负极。
[0006]然而，由于这种涂膜的形成是不可逆的反应，因此锂离子被消耗，从而导致电池容量不希望地降低。此外，由于碳电极和正极的充电/放电效率并非完全100％，因此随着循环次数的增加，锂离子会发生消耗，从而导致电极容量下降和循环寿命下降的问题。
[0007]为了解决上述问题已经进行了许多研究，并且已经发现使用预锂化碳电极作为负极可以提供高容量锂二次电池而不会降低容量，因为在预先进行初始充电时发生涂层成膜。还发现可以显著提高循环寿命，因为这种预锂化碳电极补偿了随着循环次数增加而消耗的锂离子。
[0008]之后，对于诸如碳电极之类的负极的预锂化进行了积极的研究。典型地，已经考虑了一种通过物理化学过程将碳质活性材料锂化并制造电极的方法、以及一种用于对碳电极进行电化学预锂化的方法。
[0009]然而，由于用于预锂化方法的锂价格昂贵，因此需要一种替代上述预锂化方法的新方法。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]设计本公开内容以解决现有技术的问题，因此本公开内容旨在提供一种用于提高锂二次电池的初始效率的用于负极的预钠化的方法。
[0012]本公开内容还旨在提供一种通过所述用于负极的预钠化的方法获得的负极、和一种包括该负极的锂二次电池。
[0013]技术方案
[0014]在本公开内容的一个方面，提供一种根据以下实施方式中的任一项的用于负极的预钠化的方法。
[0015]根据本公开内容的第一实施方式，提供一种用于负极的预钠化的方法，包括以下步骤：
[0016]将负极插置在钠(Na)离子供应金属片和隔板之间以制备简易电池；
[0017]将所述简易电池浸入用于预钠化的电解质中；和
[0018]对浸入所述用于预钠化的电解质中的所述简易电池进行电化学充电，以对所述负极进行预钠化(pre
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sodiation)。
[0019]根据本公开内容的第二实施方式，提供如在第一实施方式中限定的用于负极的预钠化的方法，其中所述用于预钠化的电解质包括钠盐和非水溶剂。
[0020]根据本公开内容的第三实施方式，提供如在第二实施方式中限定的用于负极的预钠化的方法，
[0021]其中所述钠盐包括NaCl、NaBr、NaI、NaClO4、NaBF4、NaB
10
Cl
10
、NaPF6、NaCF3SO3、NaCF3CO2、NaAsF6、NaSbF6、NaAlCl4、CH3SO3Na、CF3SO3Na、(CF3SO2)2NNa、氯硼酸钠、低级脂肪族羧酸钠、四苯基硼酸钠、或它们中的两种或更多种的混合物。
[0022]根据本公开内容的第四实施方式，提供如在第一实施方式至第三实施方式中的任一项中限定的用于负极的预钠化的方法，其中在对所述简易电池加压的同时，进行电化学充电。
[0023]根据本公开内容的第五实施方式，提供如在第一实施方式至第四实施方式中的任一项中限定的用于负极的预钠化的方法，其中电化学充电进行至所述负极的充电容量的3
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50％(基于钠离子(Na
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ion)充电容量)。
[0024]根据本公开内容的第六实施方式，提供如在第一实施方式至第五实施方式中的任一项中限定的用于负极的预钠化的方法，其中电化学充电进行至所述负极的充电容量的10
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20％(基于钠离子(Na
‑
ion)充电容量)。
[0025]根据本公开内容的第七实施方式，提供如在第一实施方式至第六实施方式中的任一项中限定的用于负极的预钠化的方法，其中所述钠离子供应金属片单独包括选自钠、钠合金及其混合物的金属，或者包括在其一个表面上附着有用于支撑该金属的基板的金属。
[0026]在本公开内容的另一方面，提供一种根据以下实施方式中的任一项的预钠化负极。
[0027]根据本公开内容的第八实施方式，提供一种通过如在第一实施方式至第七实施方式中的任一项中限定的方法获得的预钠化负极。
[0028]根据本公开内容的第九实施方式，提供一种预钠化负极，包括：集电器；负极活性
材料层，所述负极活性材料层设置在所述集电器的至少一个表面上并且包括负极活性材料；以及涂层，所述涂层形成在所述负极活性材料层的表面上并且包括碳酸钠和Na。
[0029]在本公开内容的又一方面，还提供一种根据以下实施方式的锂二次电池。
[0030]根据本公开内容的第十实施方式，
[0031]提供一种锂二次电池，其包括如在第八实施方式或第九实施方式中限定的所述预钠化负极。
[0032]有益效果
[0033]根据本公开内容的实施方式的使用电化学充电工艺对负极进行预钠化(pre
‑
sodiation)的方法包括与钠(Na)的初步反应，而不使用应用于常规预锂化(pre
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lithiation)的锂，从而可以提高锂二次电池的效率。
[0034]换言之，根据本公开内容的实施方式，使用比锂便宜的钠离子进行预钠化，从而可以在负极表面上预先进行不可逆的副反应。结果，当通过使用预钠化负极制造锂二次电池时，可以提高电池在充电/放电期间的初始效率。
具体实施方式
[0035]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于负极的预钠化的方法，包括以下步骤：将负极插置在钠(Na)离子供应金属片和隔板之间以制备简易电池；将所述简易电池浸入用于预钠化的电解质中；和对浸入所述用于预钠化的电解质中的所述简易电池进行电化学充电，以对所述负极进行预钠化(pre
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sodiation)。2.根据权利要求1所述的用于负极的预钠化的方法，其中所述用于预钠化的电解质包括钠盐和非水溶剂。3.根据权利要求2所述的用于负极的预钠化的方法，其中所述钠盐包括NaCl、NaBr、NaI、NaClO4、NaBF4、NaB
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Cl
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、NaPF6、NaCF3SO3、NaCF3CO2、NaAsF6、NaSbF6、NaAlCl4、CH3SO3Na、CF3SO3Na、(CF3SO2)2NNa、氯硼酸钠、低级脂肪族羧酸钠、四苯基硼酸钠、或它们中的两种或更多种的混合物。4.根据权利要求1所述的用于负极的预钠化的方法，其中在对所述简易电池加压的同时，进行所述电化学充电。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡午秉，金睿利，黄丞彗，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：